(57)【要約】【課題】  操作性を向上させることができるポインティングデバイスを提供する。【解決手段】  操作パネル１３は、略四角板状をなすパッド型の操作部２１と、ポジションセンサ２２と、歪み検出部２３とを備えている。操作部２１は表面が外部に露出した操作面２１ａを有し、裏面にポジションセンサ２２が固着されている。また、歪み検出部２３は、操作部２１の第１辺２１ｂを支持する第１支持柱２４ａに貼着された第１歪みセンサ２５ａと、該第１辺２１ｂと隣り合う第２辺２１ｃを支持する第２支持柱２４ｂに貼着された第２歪みセンサ２５ｂとから構成されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ操作される操作面を有するパッド型の操作部と、該操作面への指動作を検出する検出手段とを備えたポインティングデバイスであって、
前記検出手段は、前記操作面上を摺動する指の移動量を検出する移動量検出手段と、前記操作面に加わる剪断力を検出する剪断力検出手段とを備えることを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項２】
前記移動量検出手段によって検出された指の移動量と、前記剪断力検出手段によって検出された剪断力とに基づいて制御対象を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項３】
前記検出手段は、前記操作面に加わる剪断力を検出するとともに、該操作面と直交する方向から加わる加重を検出する加重検出部によって構成され、該加重検出部を、前記操作面の全体に分布するように複数個配設したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポインティングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッド式のポインティングデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載のディスプレイシステムや、特許文献２に記載のノート型パーソナルコンピュータなどに示されるように、タッチパッド型のポインティングデバイスが広く知られている。
【０００３】
この種のポインティングデバイスは、平面状の操作面を有し、該操作面にユーザの指による摺動操作が行われると、該摺動操作に伴う指の移動量を検出するようになっている。具体的には、前記特許文献１に記載のディスプレイシステムでは、該操作面上の指の移動量に基づいて、表示部に表示されたメニューなどを選択できるようになっている。また、前記特許文献２に記載のノート型パーソナルコンピュータでは、該操作面上の指の移動量に基づいて、画面上のカーソル移動などを行うようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２３５４５２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６２３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、指先の表面が曲面であることから、図７（ａ）に破線で示す状態から実線で示す状態となるように、指の関節を曲げる動作によって摺動操作を行おうとした場合には、図７（ｂ）にポイントＰ１，Ｐ２で示すように操作面２１ａに対する指の接触位置がほとんど変化しないような操作状態が生じることがある。しかしながら、こうした操作状態が生じた場合、従来のタッチパッド型のポインティングデバイスでは該操作を検出することができなかったり、僅かな操作が行われたとしか認識できなかったりするおそれがある。このため、ユーザは、意図したとおりに制御対象を操作することができないと感じるおそれがある。
【０００５】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作性を向上させることができるポインティングデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、タッチ操作される操作面を有するパッド型の操作部と、該操作面への指動作を検出する検出手段とを備えたポインティングデバイスであって、前記検出手段は、前記操作面上を摺動する指の移動量を検出する移動量検出手段と、前記操作面に加わる剪断力を検出する剪断力検出手段とを備えることを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のポインティングデバイスにおいて、前記移動量検出手段によって検出された指の移動量と、前記剪断力検出手段によって検出された剪断力とに基づいて制御対象を制御する制御手段を備えることを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のポインティングデバイスにおいて、前記検出手段は、前記操作面に加わる剪断力を検出するとともに、該操作面と直交する方向から加わる加重を検出する加重検出部によって構成され、該加重検出部を、前記操作面の全体に分布するように複数個配設したことを要旨とする。
【０００９】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明によると、操作面が摺動操作されると、指の移動量が移動量検出手段によって検出される。また、操作面に剪断力が加わると、その剪断力が剪断力検出手段によって検出される。前述したように指の接触位置がほとんど変化しないような操作状態が生じた場合には、操作面に必ず剪断力が加わるため、剪断力検出手段によって該操作を確実に検出することが可能となる。よって、ユーザの操作を確実に検出することができることとなり、ポインティングデバイスの操作性を向上させることが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によると、操作面が摺動操作された場合は勿論、操作面に剪断力が加わった場合にも、制御手段により制御対象が制御される。このため、ユーザは、複数種の操作態様で制御対象を制御させることが可能となり、ポインティングデバイスの操作性を向上させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によると、操作面が摺動操作されると、操作面と直交する方向から加わる指の加重が、複数の加重検出部によって検出される。このため、加重を検出した各加重検出部によって指の移動量を算出することが可能となり、各加重検出部を前記移動量検出手段として機能させることができる。また、操作面に剪断力が加わると、その剪断力も加重検出部によって検出される。このため、各加重検出部は剪断力検出手段としても機能する。よって、単一種の検出手段からなる加重検出部によって移動量検出手段及び剪断力検出手段を構成することができ、ポインティングデバイスの構成部品の種類が増加してしまうことを防止可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上詳述したように、本発明によれば、操作性を向上させることができるポインティングデバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明を車両用ディスプレイシステムに具体化した第１実施形態を図１〜図４及び図７に基づき詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、ディスプレイシステム１は、タッチパッド型のポインティングデバイス１０と、ディスプレイ１１とを備えている。
ディスプレイ１１は、例えばインストルメントパネルの中央部など、運転者等の搭乗者（ユーザ）が容易に視認することができる箇所に配設されている。該ディスプレイ１１は、ポインティングデバイス１０からの操作入力情報に基づいて、エアーコンディショナ、オーディオの操作状況や、ナビゲーションシステムの案内地図画面等を表示する。
【００１５】
ポインティングデバイス１０は、例えばセンターコンソールなど、ユーザが容易に操作することができる箇所に配設されている。該ポインティングデバイス１０は、複数の選択ボタン１２と、操作パネル１３とを備えている。なお、本実施形態において選択ボタン１２は、現在地ボタン１４、目的地ボタン１５、メニューボタン１６、エアコンボタン１７、オーディオボタン１８及び画質ボタン１９により構成されている。図３に示すように、ポインティングデバイス１０は制御手段としての制御部２０を備え、前記ボタン１４〜１９からなる選択ボタン１２が該制御部２０に電気的に接続されている。また、制御部２０にはディスプレイ１１が電気的に接続されている。このため、これらボタン１４〜１９が押圧操作されると、対応する操作信号が制御部２０に入力される。制御部２０は図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるＣＰＵユニットであり、該操作信号に応じて制御信号をディスプレイ１１に出力し、選択されたボタン１４〜１９に対応する機能項目の全てまたは一部をディスプレイ１１の画面１１ａに表示させる。
【００１６】
また、図２に示すように、操作パネル１３は、略四角板状をなすパッド型の操作部２１と、移動量検出手段としてのポジションセンサ２２と、剪断力検出手段としての歪み検出部２３とを備えている。
【００１７】
操作部２１は表面が外部に露出した操作面２１ａを有し、裏面にポジションセンサ２２が固着されている。このポジションセンサ２２は、操作面２１ａを指で摺動した際に生じる静電容量の変化を検出する静電容量式ポジションセンサであり、図３に示すようにその出力端子が前記制御部２０に接続されている。このため、ポジションセンサ２２によって操作面２１ａの静電容量の変化が検出されると、その旨を示す検出信号が制御部２０に入力される。
【００１８】
また、歪み検出部２３は、操作部２１の第１辺２１ｂを支持する第１支持柱２４ａに貼着された第１歪みセンサ２５ａと、該第１辺２１ｂと隣り合う第２辺２１ｃを支持する第２支持柱２４ｂに貼着された第２歪みセンサ２５ｂとから構成されている。すなわち、歪み検出部２３は、操作部２１の側方に配設されている。このため、操作部２１の操作面２１ａに剪断力（操作面２１ａと平行な力）が加わると、その応力によって第１及び第２支持柱２４ａ，２４ｂが僅かに歪み、その歪みが各歪みセンサ２５ａ，２５ｂによって検出される。すなわち、各歪みセンサ２５ａ，２５ｂにより、操作面２１ａに加わった剪断力が検出される。なお、これら歪みセンサ２５ａ，２５ｂは１軸検出用の歪みセンサからなり、それぞれ対応する辺２１ｂ，２１ｃから加わる応力に基づく各支持柱２４ａ，２４ｂの一方向への歪みを検出するようになっている。また、図３に示すように、各歪みセンサ２５ａ，２５ｂの出力端子は、制御部２０に電気的に接続されている。このため、各歪みセンサ２５ａ，２５ｂによって検出された操作面２１ａへの剪断力を示す検出信号は、制御部２０に入力される。
【００１９】
制御部２０は、ポジションセンサ２２及び歪みセンサ２５ａ，２５ｂから検出信号が入力されると、それら検出信号に基づいてディスプレイ１１を制御する。
例えば、制御部２０は、操作面２１ａにおける指の摺動操作があった旨を示す検出信号がポジションセンサ２２から入力されると、該摺動操作による指の移動方向、移動速度及び移動量を検出信号に基づいて算出し、該算出値に基づく出力信号をディスプレイ１１に出力する。このため、ディスプレイ１１は、該出力信号に基づいた画像を画面１１ａに表示することとなる。具体例としては、ディスプレイ１１の画面１１ａの任意の箇所にポインタが表示されている場合、制御部２０は、操作面２１ａにおける指の移動方向に沿って、該指の移動速度で移動量に比例した距離だけポインタを移動させる。詳しくは、例えば図４（ａ），（ｂ）に示すように、操作部２１の操作面２１ａ上において同図に矢印Ｆ１方向に指の摺動操作があり、指と操作面２１ａとの接触箇所がポイントＰ１からポイントＰ２に移動されたとする。この場合、ディスプレイ１１の画面１１ａに表示されているポインタは、矢印Ｆ１方向に沿って、ポイントＰ１〜Ｐ２までの移動量ΔＬに比例した距離だけ移動される。また、ポインタは、指の移動速度で移動される。よって、ユーザは、操作面２１ａを摺動操作することにより、その摺動操作に応じた態様、すなわち意図した態様でディスプレイ１１を操作することができる。
【００２０】
また、制御部２０は、操作面２１ａに対して剪断力が加わるような加重操作があった旨を示す検出信号が各歪みセンサ２５ａ，２５ｂから入力されると、該加重操作による剪断力の大きさ及び方向を検出信号に基づいて算出し、該算出値に基づく出力信号をディスプレイ１１に出力する。このため、ディスプレイ１１は、該出力信号に基づいた画像を画面１１ａに表示することとなる。具体例としては、ディスプレイ１１の画面１１ａの任意の箇所にポインタが表示されている場合、制御部２０は、操作面２１ａに加わる剪断力の方向に沿って、該剪断力の大きさに比例した速度でポインタを移動させる。また、制御部２０は、剪断力が加わっている時間だけポインタを移動させる。
【００２１】
図７（ａ），（ｂ）に破線及び実線で示したように、指の関節を曲げる動作によって摺動操作を行おうとしてポイントＰ１，Ｐ２で示すように操作面２１ａに対する指の接触位置がほとんど変化しないような操作状態が生じた場合、操作面２１ａには確実に剪断力が加わる。そして、通常、この剪断力の大きさ、方向及び加重時間は、操作面２１ａを摺動操作した場合における移動速度、移動方向及び移動量とほぼ等しくなる。このため、このような操作状態が生じた場合であっても、ユーザは、操作面２１ａを摺動操作した場合と同様に、意図した態様でディスプレイ１１を操作することができる。
【００２２】
したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）操作部２１の操作面２１ａが摺動操作されると、指の移動量がポジションセンサ２２によって検出される。そして、該指の移動速度、移動方向及び移動量に基づいて、制御部２０によるディスプレイ１１の制御が行われる。このため、ユーザは、操作面２１ａを摺動操作することにより、意図した態様でディスプレイ１１を操作することができる。また、操作面２１ａに剪断力が加わると、その剪断力が各歪みセンサ２５ａ，２５ｂによって検出される。そして、該剪断力の大きさ、方向及び加重時間に基づいて、制御部２０によるディスプレイ１１の制御が行われる。このため、指の接触位置がほとんど変化しないような操作状態が生じた場合であっても、ユーザは意図した態様でディスプレイ１１を操作することができる。すなわち、操作面２１ａが摺動操作された場合は勿論、操作面２１ａに剪断力が加わった場合にも、制御部２０によりディスプレイ１１が制御される。このため、ユーザは、複数種の操作態様で制御対象を制御させることが可能となり、ポインティングデバイス１０の操作性を向上させることができる。
【００２３】
（２）歪み検出部２３は、操作部２１の第１辺２１ｂを支持する第１支持柱２４ａに貼着された第１歪みセンサ２５ａと、該第１辺２１ｂと隣り合う第２辺２１ｃを支持する第２支持柱２４ｂに貼着された第２歪みセンサ２５ｂとから構成されている。すなわち、本実施形態において歪み検出部２３は、２つの１軸検出用の歪みセンサ２５ａ，２５ｂによって構成されている。このため、操作面２１ａに対してどの方向から剪断力が加わっても、各歪みセンサ２５ａ，２５ｂに加わる合成応力から該剪断力を確実に検出することができる。しかも、一般に１軸検出用の歪みセンサ２５ａ，２５ｂは安価であるため、ポインティングデバイス１０を安価に製造することができる。
【００２４】
なお、前記第１実施形態は以下のように変更してもよい。
・  例えば図５に示すように、歪み検出部２３は、操作部２１の下面側に配設された２軸検出用の歪みセンサ３１によって構成されていてもよい。なお、このように変更する場合、該歪みセンサ３１の一面をポジションセンサ２２に貼着し、他面をポインティングデバイス１０の筐体などに固定する。このようにすれば、操作面２１ａに加わる剪断力を歪みセンサ３１によって確実に検出することができるとともに、歪み検出部２３の部品点数を削減することができる。なお、図５においては、歪みセンサ３１が占める領域を網掛けにて示す。また、歪みセンサ３１の形状は円形状に限るものではなく、大きさについても図に示すものに限らない。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図６に基づいて説明する。ここでは第１実施形態と相違する点を主に述べ、共通する点については同一の部材番号を付すのみとしてその説明を省略する。
【００２６】
図６に示すように、本実施形態において操作パネル１３は、前記操作部２１と、操作部２１の裏面側に配設された複数の加重検出部としての歪みセンサ３２とを備えている。すなわち、本実施形態においてポインティングデバイス１０は、前記ポジションセンサ２２を有していない構造となっている。
【００２７】
各歪みセンサ３２は、３軸検出用の歪みセンサによって構成されている。そして、各歪みセンサ３２は、操作面２１ａと平行な方向への加重と、該操作面２１ａと直交する方向への加重とを検出可能となるように、操作部２１の裏面に固着されている。また、同図に示すように、各歪みセンサ３２は、操作面２１ａの全体に分布するように配設されている。なお、本実施形態において各歪みセンサ３２は、縦横１６個ずつのマトリックス状に配設されている。なお、図６では、各歪みセンサ３２のうちの１つを網掛けで示すとともに、隣り合う歪みセンサ３２同士の境界線を破線で示す。
【００２８】
このように構成された操作パネル１３を備えたポインティングデバイス１０において、制御部２０は、各歪みセンサ３２から検出信号が入力されると、それら検出信号に基づいてディスプレイ１１を制御する。
【００２９】
詳しくは、操作面２１ａにおける指の摺動操作があると、指からの加重が操作面２１ａに加わるため、該加重によって生じる歪みが対応する歪みセンサ３２によって検出される。そして、その検出信号が制御部２０に入力される。具体的には、例えば図６にポイントＰ１で示す位置からポイントＰ２で示す位置への指の摺動操作があると、まず、「Ｄ８」に位置する歪みセンサ３２から検出信号が制御部２０に入力される。その後、「Ｅ８」→「Ｆ８」→「Ｇ８」→「Ｈ８」→「Ｉ８」→「Ｊ８」→「Ｋ８」に位置する歪みセンサ３２から順次検出信号が制御部２０に入力される。このため、制御部２０は、これら歪みセンサ３２からの検出信号に基づいて、該摺動操作による指の移動方向、移動速度及び移動量を算出可能となる。そして、制御部２０は、該算出値に基づく出力信号をディスプレイ１１に出力し、該出力信号に基づいた画像を画面１１ａに表示させる。よって、ユーザは、操作面２１ａを摺動操作することにより、その摺動操作に応じた態様、すなわち意図した態様でディスプレイ１１を操作することができる。
【００３０】
また、操作面２１ａに剪断力が加わった場合には、該剪断力が加わった箇所に位置する歪みセンサ３２からの検出信号に基づいて、制御部２０はディスプレイ１１を制御する。よって、操作面２１ａに剪断力が加わった場合においても、前記第１実施形態と同様にユーザは、意図した態様でディスプレイ１１を操作することができる。
【００３１】
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態における前記（１）の効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（３）操作面２１ａ上を摺動する指の移動量と操作面２１ａに加わる剪断力とが各歪みセンサ３２によって検出されるため、各歪みセンサ３２を移動量検出手段及び剪断力検出手段として機能させることができる。よって、前記ポジションセンサ２２が不要となり、単一種である歪みセンサ３２によって移動量検出手段及び剪断力検出手段を構成することができ、ポインティングデバイス１０の構成部品の種類が増加してしまうことを防止することができる。
【００３２】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・  第２実施形態では、操作部２１の裏面側に、操作面２１ａの全体に分布された状態となるように複数の３軸検出用の歪みセンサ３２が設けられている。しかし、これら３軸検出用の歪みセンサ３２を、操作面２１ａと直交する方向の加重を検出可能な１軸検出用の歪みセンサに変更するとともに、前記第１実施形態における歪み検出部２３を操作部２１の側方に設けてもよい。このようにしても、ポジションセンサ２２を省略することができ、単一種である歪みセンサによって移動量検出手段及び剪断力検出手段を構成することができる。
【００３３】
・  第２実施形態において、各歪みセンサ３２は、操作面２１ａの全体に分布された状態で配設されていればよく、必ずしもマトリックス状に配設されている必要はない。
・  剪断力検出手段は、歪みセンサ２５ａ，２５ｂ，３１，３２に限らず、圧電素子や感圧導電ゴムなどによって具体化されてもよい。
【００３４】
・  本発明に係るポインティングデバイスは、前記ディスプレイシステム１に用いられるポインティングデバイス１０に限らず、例えばノート型パーソナルコンピュータに設けられたタッチパッド型ポインティングデバイスなどとして適用されてもよい。
【００３５】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
（１）  請求項１または請求項２に記載のポインティングデバイスにおいて、前記剪断力検出手段は、２つの１軸検出用の歪みセンサからなり、そのうちの一方は前記操作面に加わる一方向からの剪断力を検出可能に配設され、他方は前記一方向と直行する方向からの剪断力を検出可能に配設されていること。この技術的思想（１）に記載の発明によれば、操作面に対してどの方向から剪断力が加わっても、各歪みセンサに加わる合成応力から該剪断力を確実に検出することができる。
【００３６】
（２）  請求項１または請求項２に記載のポインティングデバイスにおいて、前記剪断力検出手段は、前記操作面と対向する側の面に配設された２軸検出用の歪みセンサによって構成されていること。この技術的思想（２）に記載の発明によれば、剪断力検出手段を一部材で構成することができるため、ポインティングデバイスの部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す斜視図。
【図２】同実施形態の一部構成を概略的に示す斜視図。
【図３】同実施形態の概略構成を示すブロック図。
【図４】（ａ）は同実施形態の操作態様例を示す側面図、（ｂ）はその平面図。
【図５】第１実施形態の変更態様例を概略的に示す平面図。
【図６】第２実施形態を概略的に示す平面図。
【図７】（ａ）は各実施形態及び従来例における操作態様例を概略的に示す側面図、（ｂ）はその平面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…ポインティングデバイス、２０…制御手段としての制御部、２１…操作部、２１ａ…操作面、２２…移動量検出手段としてのポジションセンサ、２３…剪断力検出手段としての歪み検出部、２５ａ，２５ｂ，３１…歪みセンサ、３２…移動量検出手段及び剪断力検出手段としての歪みセンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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